基于神经动力学的水下目标观测路径规划

针对水下工程应用中的自治水下机器人目标观测的路径需求问题,提出基于生物启发神经动力学的路径规划方法,在二维栅格地图的基础上,建立二维生物启发神经网络模型,引入来自目标观测任务区域的激励信号和障碍物的抑制信号,任务区域能够全局地吸引机器人,障碍物对机器人具有局部排斥作用,从而使得机器人能够近距离观测目标。仿真结果表明,在未知的动态水下环境中,机器人能够有效规避障碍物,自主规划出目标观测路径和返航路径。     

机器人堆焊气缸盖仿真设计

针对船用柴油机气缸盖生产过程中的生产效率不高、焊接质量人为因素影响大、工作环境恶劣和生产工人劳动强度高等问题,设计了基于焊接机器人系统的焊接技术方案.应用KUKA SIM Pro软件,在Pro/E中建立所需的三维模型,将模型导入KUKA SIM Pro,对所建立的模型添加约束,使模型能够按照所要求的方式运动,进行了焊接机器人工作系统仿真实验,优化了焊接路径和焊枪姿态,使得系统可有效地防止机器人与障碍物发生碰撞并保证其手臂具有良好的可达性.     

水下智能机器人实时标图方法研究

介绍了利用具有避碰能力的水下智能机器人进行环境标图的方法。在论述了水下机器人的避碰策略之后，详细讨论了利用避碰声纳和探测距离进行区分自由空间和障碍物的方法，根据探测结果用栅格法来描述机器人探测区域。采用图象处理技术，对标图的结果进行噪声消除、特征提取等处理，最终将障碍物的形状识别出来。文中给出了详细的仿真结果。     

融合卡尔曼滤波的VFH避障算法

针对机器人在野外自主作业时遇到的避障问题,提出了卡尔曼滤波算法和VFH算法相结合的新型避障算法.将机器人运动平面划分为一系列具有二值信息的栅格单元,并以机器人为中心将平面分割若干区间,通过获取栅格单元信任度值,计算障碍物栅格的向量值、矢量角以及每个区间的障碍物密度,来构建阈值范围内的安全路径.再融合卡尔曼滤波的预计更新的优点,实现机器人避障的动态路径规划.仿真实验表明:该融合算法解决了在目标点附近转向抖动的问题,摆脱了对周围环境先验认知的依赖,能够准确稳定地实现自主避障.     

基于聚类分析算法的船舶障碍物自动识别系统

由于船舶在海上航行时,受到海上信号强度的影响,使得障碍物识别系统响应速度变慢,识别精度降低,因此采用聚类分析算法对船舶障碍物进行自动识别。在分析船舶障碍物自动识别系统结构的基础上,设计系统的整体结构,并结合船舶障碍物信号处理器的内部结构,设计了船舶障碍物信号处理器,完成了系统的硬件设计。在此基础上,采用聚类分析算法提取障碍物识别算子,完成了对船舶障碍物完整性的判断,结合船舶障碍物识别流程,完成系统的软件设计,实现了对船舶障碍物的自动识别。试验结果表明,基于聚类分析算法的船舶障碍物自动识别系统不仅能有效地减少海上航行船舶的碰撞次数,降低系统的失误率,而且能提高识别的准确性。     

基于深度学习的舰船前方障碍物图像快速识别

航运时代的到来,舰船行驶速度得到提升,航运货物量逐渐增加,舰船事故频发。依靠当前舰船前方障碍物图像快速识别方法完成障碍物识别的方法已经逐渐落后。针对目前的舰船发展方向,设计基于深度学习的舰船前方障碍物图像快速识别方法。使用Sobel算子完成障碍物图像边缘划分过程,初步确定障碍物边缘形状。选用深入学习中的人工神经网络技术作为核心技术,构建对应的图像识别网络,完成障碍物识别过程。至此,基于深度学习的舰船前方障碍物图像快速识别方法设计完成。构建实验环节,经实验结果表明,深度学习识别方法的图像识别效率较高,识别精度较为稳定,使用其完成障碍物识别效果优于当前方法。综合以上结果可知,深度学习识别方法具有科学性,可将其应用到日常生活中。     

基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统

设计基于多传感器采集信息的水下机器人导航系统,确保水下机器人能够高效完成水下任务,并改善其导航效果。构建水下机器人导航系统结构,传感器采集模块通过安装于水下机器人上的惯性测量单元、水温水压传感器、GPS传感器、视觉传感器获取其姿态、深度、位置、运动环境信息,数据处理模块调用联合卡尔曼滤波算法实现各种信息的融合后,经通信串口传输至运动控制模块,由主控制器实现水下机器人的运动控制。经以太网通信模块将融合后的数据传输到上位机中,导航模块通过避障算法和路径规划算法实现水下机器人的导航,并呈现导航结果。实验结果表明：该系统可实现多传感器采集信息的融合,融合后速度、位置误差获得有效降低;导航轨迹曲线与实际轨迹基本一致;可实现障碍物避障,并规划出运动轨迹。     

船舶自动舵系统中滑膜控制器的PID优化设计

操舵系统在舰船动力系统中占据重要地位,能够确保舰船航行的有效性,与舰船行驶需求相适应。其中,舵能够对舰船方向功能加以把握,若要转舵亦或是对障碍物躲避,就需要操舵。其中,手动操舵系统使用最为常见,主要是利用手动操舵开关对电磁阀开闭进行直接控制,以达到操舵的目标。本文研究了自动舵系统的PID控制优化措施,通过提高操舵的精准度,将PID技术应用于船舶自动舵系统的滑膜控制器中,能够显著提升自动舵系统的综合性能。     

电力线载波技术下船舶突出障碍物视频监控系统设计

普通船舶视频监控系统,存在障碍物定位准确性较低、系统执行等待时间较长等弊端。为有效解决上述问题,设计基于电力载波技术的船舶突出障碍物视频监控系统。通过系统整体框架设计、船舶电力载波通信层设计,完成基于电力载波技术的船舶系统硬件设计。通过突出障碍物监控功能分析、详细功能设计、数据库设计,完成基于突出障碍物视频监控的船舶系统软件设计。模拟系统运行环境,设计对比实验结果表明,新型系统与传统系统相比,障碍物定位准确性较低、系统执行等待时间较长等情况,均具有明显改善。     

科技动态

最近,在美国新罕布什尔的南部海域,科学家们试制了一种叫作EAVE(实验性自行器)的海底机器人。它装有计算机、声纳和初级人工智能系统。在海底,它能自控性地作出变化方向的动作,避开障碍物或回到原处。有时,遇到复杂的地形,它会停下来考虑一下,决定下一步该怎么走。海底机器人是从三十年前发展起来的。最初,美国海军用系着缆绳的水下机器对训练时失落在海底的鱼雷进行回收。如今,飞速发展的电脑技术和机器人制造业使海底机器人更显神通,海上石海开采,利用了一种ROV型机器人     

Research on framework for formation control of multiple underwater robots in a dynamic environment

In this paper a practical framework is proposed to keep formation control of multiple underwater robots in a dynamic environment. The approach is a viable solution to solve formation problem. The approach allows online planning of the formation paths using a Dijkstra‘s search algorithm based on the current sensor data. The formation is allowed to be dynamically changed in order to avoid obstacles in the environment. A controller is designed to keep the robots in their planned trajectories. It is shown that the approach is effective and feasible by the simulation of computer.     

基于SPCE061A的礼仪机器人控制系统研制

智能机器人正成为继工业机器人之后的另一发展热点。文章介绍了基于SPCE061A的礼仪机器人控制系统各个模块的硬件实现,并给出了相应的软件设计方案。系统采用热释电红外检测,应用SPCE061A较强的数字语音播报和识别能力,实现了礼仪机器人的智能化。     

A Human–Automation Interface Model to Guide Automation Design of System Functions

A major component of the US Army's Future Combat Systems (FCS) will be a fleet of eight different manned ground vehicles (MGV). There are promises that "advanced automation" will accomplish many of the tasks formerly performed by soldiers in legacy vehicle systems. However, the current approach to automation design does not relieve the soldier operator of tasks; rather, it changes the role of the soldiers and the work they must do, often in ways unintended and unanticipated. This paper proposes a coherent, top-down, overarching approach to the design of a human–automation interaction model. First, a qualitative model is proposed to drive the functional architecture and human–automation interface scheme for the MGV fleet. Second, the proposed model is applied to a portion of the functional flow of the common crew station on the MGV fleet. Finally, the proposed model is demonstrated quantitatively via a computational task-network modeling program (Improved Performance Research and Integration Tool). The modeling approach offers insights into the impacts on human task-loading, workload, and human performance. Implications for human systems integration domains are discussed, including Manpower and Personnel, Human Factors Engineering, Training, System Safety, and Soldier Survivability. The proposed model gives engineers and scientists a top-down approach to explicitly define and design the interactions between proposed automation schemes and the human crew. Although this paper focuses on the Army's FCS MGV fleet, the model and analytical processes proposed, or similar approaches, are appropriate for many manned systems in multiple domains (aviation, space, maritime, ground transportation, manufacturing, etc.).     

梁系统计能量分析中传输波的影响

机械系统中激励源传出的波将沿传输路径衰减,并会经由含源子系统边界传递出去,因而只有输入功率的残余部分以混响场的形式消耗在该子系统内。为提高应用统计能量分析法（SEA）计算振动噪声的精度,对上述过程进行深入分析,并以一个简单梁系为例,给出传入该梁系的输入功率的表达式。分析结果表明,传输波对计算结果的影响随着损耗因子的增加而增加。同时,分析将传输波的影响计入诸如舰船这种复杂空间结构的实际可行性。估算结果表明,仅对含源子结构考虑传输波的影响是充分可行的。     

船体清洗机器人的开发现状与展望

从船坞内作业和水下作业这两个方面对目前国内外所有船体清洗机器人的开发现状进行系统全面的介绍,包括超高压爬壁除锈机器人和水下船体清洗机器人,突出水下船体清洗机器人的发展优势。将现有的水下船体清洗机器人按磁吸附、真空负压吸附、推力吸附、复合吸附等吸附类型进行分类,具体针对各类吸附移动对其结构功能设计的优缺点进行分析比对。最后,总结吸附性和灵活性难统一、船体复杂壁面难适应和废水废渣难回收等技术难点,针对存在的问题提出推力磁轮复合吸附和水射流清洗技术相结合的创新设计建议,并对多功能化、高智能化、自主性强的多机器人编队协同作业的船体水下清洗发展进行展望。     

滑坡码头原址重建工程设计关键技术

滑坡码头原址重建工程应首先根据滑坡原因分析和土体滑移面判断结果进行码头后方岸坡地基处理;明确工程 设计边界条件,包括通过扫海和水下地形测量反映水深变化情况和障碍物分布状况、合理确定滑坡后土壤指标参数、针对 性的水下探摸和打捞方案;最终确定岸坡地基处理采用碎石桩方案,重建码头排架与原排架错开布置、桩基采用钢管桩方 案。结果表明上述方案切实可行,可为类似工程项目的建设和旧码头改造建设提供参考。     

Grounding Considerations for DC and Mixed DC and AC Power Systems

This paper treats ground faults in mixed DC and AC systems. Grounding methods affect common-mode voltage and circulating currents under normal conditions. Ground faults produce fault currents and systemwide offsets throughout the system with respect to ground. During ground fault transients, the aggregate bus-to-ground ground capacitance and inductance produce underdamped oscillatory overvoltages. Continuous operation under DC or AC offset affects component selection.     

一种用于超带宽无线通信系统的天线设计实现

文章提出了一种用于超带宽无线通信系统的天线结构,即在介质基片的接地板上开圆环缝隙,采用微带线耦合馈电方法设计,并通过仿真分析和加工实测,证实该天线性能满足超带宽无线通信系统对天线的要求。     

上海金茂大厦地锚试验

金茂大厦地下结构支护方案之一是采用地锚作为地下连续墙的锚固结构,为了确定设计参数,验证地锚施工的可行性,开展了一系列科学研究,通过直锚和斜锚的施工工艺现场试验,达到了预期效果。抗拔力达到了设计初定的300t指标要求,为地锚设计与施工提供了依据。     

盾构施工对地表沉降影响的预估

以杭州地铁1号线过江隧道为背景,采用经验公式法和有限元数值模拟方法研究分析盾构隧道施工引起的钱塘江北岸标准海塘地表沉降规律,比较两种方法的计算结果,验证了有限元数值模型的合理性,为隧道工程的顺利实施提供参考依据。